ESTUDO DE VARIAÇÃO DO DIÂMETRO RADICULAR EM VEGETAÇÃO DE CERRADO

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1 XX Congreso Latinoamericano y XVI Congreso Peruano de la Ciencia del Suelo EDUCAR para PRESERVAR el suelo y conservar la vida en La Tierra Cusco Perú, del 9 al 15 de Noviembre del 2014 Centro de Convenciones de la Municipalidad del Cusco ESTUDO DE VARIAÇÃO DO DIÂMETRO RADICULAR EM VEGETAÇÃO DE CERRADO Reis, L. C. 1* ; Piccolo, M. C. 1 ; Furlan, G. 1 ; Lambais, G. R. 1 1 Universidade de São Paulo (USP), Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA) * lucas.camargo.reis@usp.br Laboratório de Ciclagem de Nutrientes (LCN), CP 96, CEP: , Piracicaba, São Paulo, Brasil; RESUMO Nos últimos anos, os cientistas têm estudado a capacidade dos ecossistemas em absorver carbono (C). No entanto esses estudos se referem principalmente ao acúmulo na porção aérea do vegetal, deixando de lado o sistema radicular, responsável por grande parte da assimilação. O presente estudo buscou ajudar a preencher essa lacuna, realizado no Cerrado de São Carlos-SP, monitorou o desenvolvimento radicular em duas áreas de vegetações classificadas de acordo com seu tipo vegetal e estado de preservação: Cerradão (Preservado) e Cerrado sensu strictu (em regeneração). Foram utilizados Minirhizotrons (MR). O enfoque desse trabalho foi analisar a mudança na composição das raízes finas de diferentes diâmetros (Ø) (0 > 0,5 e 0,5 2 mm) com o passar do tempo e a resposta do sistema a eventos de chuva. No período de estudo os resultados da composição de raízes com Ø (0 > 0,5 mm e 0,5 2 mm) nas camadas do solo (0-14, 14-28, 28-42, cm) e na profundidade total (0-56 cm) do Cerrado preservado, não diferiram significativamente. Somente na última coleta da camada 0-14 cm foi observada uma maior concentração de raízes Ø (0 > 0,5 mm). No Cerrado em regeneração houve grande incremento de raízes Ø (0 > 0,5 mm) em todas as camadas com a chegada das chuvas na região. Tal comportamento é explicado devido à maior presença de gramíneas no Cerrado strictu sensu, outro fator é o seu ciclo de vida mais curto, que leva a aceleração do surgimento de novas raízes nesse ambiente. PALAVRAS-CHAVE Chuvas; raízes finas; minirhizotrons.

2 INTRODUÇÃO Os ambientes de Savanas são de extrema importância para a sobrevivência da população humana, provendo deles grande parte da produção agrícola, recursos hídricos e biodiversidade do planeta. Cerrado é como são conhecidas as savanas em solo brasileiro, sendo este o segundo maior bioma do Brasil, com aproximadamente dois milhões de km 2, abrangendo os estados de Goiás, Tocantins, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Bahia, Minas Gerais, São Paulo, Maranhão, Piauí, Paraná, Pará e Rondônia, além do Distrito Federal, sendo o bioma predominante nas áreas do Planalto Central Brasileiro (QUEIROZ, 2009). As formações vegetais do Cerrado podem ser divididas em (Coutinho, 1978): Campo Limpo, Campo Sujo, Campo Cerrado, Cerrado sensu strictu e Cerradão, sendo as primeiras caracterizadas por espécies vegetais gramíneas, havendo uma maior incidência de espécies arbustivas nas categorias seguintes, culminando numa fitofisionomia tipicamente florestal, inclusive com a formação de dossel, no Cerradão. Latossolos e suas variações (Latossolo Vermelho-Amarelo e Latossolo Vermelho) são os principais tipos de solo do cerrado brasileiro, além dos Neossolos Quartzarênicos, Argissolos e outras classes de solos menos representativos (como os Plintossolos e os Gleissolos). Os processos de intemperismo, causados pelo regime de chuvas concentrado, geraram um empobrecimento em nutrientes essenciais nesses solos (WALTER, 2006). Durante muitos anos foram constatadas deficiências naturais em atributos nutricionais desses solos, tais como: baixos teores de matéria orgânica, acidez, baixa capacidade de troca de cátions, altos teores de óxidos de ferro e/ou de alumínio. O Cerrado brasileiro é um ecossistema de savana típico, caracterizado como Aw de Köppen (Tropical chuvoso), sendo de invernos secos e verões chuvosos (RICHARDS, 1996), marcado então por duas estações bem distintas: uma estação de chuvas intensas, que perduram de outubro até março, e uma estação de seca prolongada, marcadamente de abril a setembro. Tal característica tem influência direta sobre a vegetação desse ecossistema. Alguns autores chegam a caracterizá-la como floresta invertida, na qual a biomassa subterrânea é maior do que a aérea, devido ao grande investimento das plantas na formação de raízes, em busca de nutrientes e água, bastante escassa na estação seca. O regime de chuvas acaba então por acarretar alterações na biomassa das raízes do ambiente de cerrado, sendo que diferentes suas fitofisionomias respondem diferentemente ao evento pluviométrico. As raízes de espécies do Cerrado chegam a atingir 18 m (Rawitscher, 1948) de profundidade, até mesmo espécies do estrato rasteiro chegam a adentrar 8 m (Oliveira, 1999) no solo em busca da água. Nas Savanas africanas esses valores chegaram até 68 m de profundidade para algumas espécies. Porém, estudos apontam que as raízes finas com diâmetro (Ø) de 0 > 2,0 mm tem vida curta, de duas semanas a alguns meses (Gill & Jackson, 2000), representando de 30% a 60% da biomassa radicular do ambiente de Cerrado, sendo que de 70% a 80% da biomassa radicular desse ambiente se encontra na camada superficial do solo até 50 cm de profundidade (Abdala et al 1998, Castro & Kauffman 1998, Rodin 2004). Os estudos do desenvolvimento de raízes são escassos (se comparados àqueles realizados para a parte aérea do vegetal), sendo normalmente pautados em métodos destrutivos, tais como o do Monólito (Bohm, 1979). No entanto, o presente trabalho se utiliza de um método não-destrutivo, capaz de realizar o estudo de raízes in situ, através do uso de Minirhizotrons (MR). 2

3 Com esse método é possível acompanhar o desenvolvimento das raízes a cada período de tempo no próprio ambiente de estudo, seja ele natural ou agrícola. Com o MR estudou-se a distribuição de raízes finas em camadas superficiais de áreas em ambiente de Cerrado preservado e Cerrado em regeneração, segundo o (Ø) radicular (0 > 0,5 mm e 0,5 2 mm) a profundidades que não ultrapassaram 56 cm (0-14, 14-28, 28-42, cm), no período de início da estação chuvosa em um ambiente de Cerrado. MATERIAIS E MÉTODOS Descrição das áreas Os estudos foram conduzidos em áreas de Cerrado localizadas na cidade de São Carlos, região central do Estado de São Paulo, a 230 km da capital paulista (21º57 56 S/ 47º51 10 O, altitude 867 m) (Figura 1 a). O clima predominante na região, segundo a classificação de Köeppen, é do tipo tropical de altitude (Cwa), ou seja, clima quente com inverno seco. Os últimos dados de pluviosidade anual total, entre 2012 e 2013, foram de 1339 mm, com temperatura média de 22,1 ºC e umidade relativa média na ordem de 77,1% (Estação Metereológica da Embrapa Pecuária Sudeste - São Carlos-SP). Os solos das áreas de estudo foram classificados como Latossolo Vermelho-Amarelo Distrófico (LVAd) (Embrapa, 2006). As áreas selecionadas para o estudo através do uso do MR foram: Cerradão preservado e Cerrado sensu strictu em regeneração (Figura 1 b). Ambas localizadas no campus da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). A área de Cerradão corresponde a 24 ha e a área de Cerrado sensu strictu a 11 ha. Sendo a distância total entre as áreas de 500 metros. O sistema MR consiste de um tubo transparente previamente instalado no perfil do solo, através do qual são obtidas imagens das raízes em estudo, com auxílio do scanner CI-600 Root Growth Monitoring (CID Inc., WA, EUA), sendo posteriormente analisados os atributos radiculares de interesse. Os tubos (MR) foram instalados a um ângulo de 45, posicionados de forma a monitorar as raízes das principais famílias vegetais das áreas: Cerradão Myrtaceae e Fabaceae e em sensu strictu Fabaceae, Melastomataceae e Myrtaceae. Produzindo imagens do perfil do solo (0-14, 14-28, e cm), com 6 repetições para cada área. O monitoramento da produção de raízes finas foi realizado prioritariamente a cada 15 dias (entre 30 de Agosto e 05 de Dezembro/2013), totalizando 97 dias de coletas. Posteriormente as imagens foram analisadas no programa WinRHIZOTron. O Cerradão preservado, que corresponde a uma formação de transição entre Cerrado sensu stricto e Cerradão (Coutinho, 1978), mantido desde o processo de ocupação da Universidade de São Carlos, iniciado em O seu estrato arbóreo apresenta uma altura de dossel fechado que varia entre 7 a 15 metros e padrão tipicamente florestal. A área de Cerrado em regeneração, classificada como Cerrado sensu stricto, era utilizada anteriormente para o plantio de eucalipto com sub-bosque de vegetação de Cerrado na década de 80. No ano de 1994 foi estabelecido um contrato entre a Universidade e a empresa RIPASA Papéis e Celulose S/A, que resultou no arrendamento de aproximadamente 200 ha da área não urbanizada do campus para a formação de plantios comerciais de eucaliptos. A partir de 1997, foi conduzido nessa área um manejo de forma a permitir a regeneração de espécies nativas do cerrado. No ano de 2005 a área recebeu a aplicação de 1,5 Mg ha -1 de calcário dolomítico. Com a finalização do contrato no ano de 2007, a área não recebeu mais tratos culturais. 3

4 Instalação do equipamento (MR) A partir da identificação das principais espécies dominantes em cada área de Cerrado, procedeu-se então a instalação dos equipamentos para o estudo da distribuição do sistema radicular no perfil do solo (Figura 2). O método empregado foi o não-destrutivo, denominado minirizhotron, onde tubos transparentes de (63 mm de diâmetro interno e 113 cm de comprimento) foram instalados no perfil do solo no ângulo de 45º (SATOMURA et al, 2007). Foram selecionadas três árvores por espécies dominantes e os tubos foram introduzidos a uma distância de 15 cm de cada árvore. O trado utilizado na instalação apresentava diâmetro semelhante ao dos tubos, visando assegurar maior contacto com o solo circundante. Para evitar a entrada de água, a extremidade dos tubos foi coberta com tampa de PVC removível, assim como a parte que se estendia acima da superfície do solo, evitando que a incidência de luz pudesse influenciar no crescimento das raízes (GRAEFE et al, 2008). RESULTADOS Como resultado observou-se diferenças na composição radicular das áreas de Cerrado estudadas, no que diz respeito ao (Ø) das raízes. No ambiente de Cerrado preservado (Tabela 1a e 1b) a distribuição das raízes, levando em consideração o (Ø) (0 > 0,5 e 0,5 2 mm) para todas as profundidades analisadas (0-14, 14-28, 28-42, cm) e na profundidade total (0-56 cm), não diferiram estatisticamente nas coletas realizadas, exceto a ultima coleta da camada mais superficial (0-14 cm), na qual as raízes de 0 > 0,5 mm tornaram-se predominantes. A chegada do período chuvoso não alterou de forma significativa a distribuição (Figura 1a). No ambiente de Cerrado em regeneração (Tabela 1c e 1d) foram observadas diferenças significativas na distribuição radicular, sendo que ocorreu a predominância de raízes de (Ø) 0 > 0,5 mm com a chegada das chuvas intensas (Figura 1b). Tabela 1: Comprimento médio (n=6) das raízes observadas para as coletas nas áreas de estudo e erro estatístico associado: a) Comprimento radicular médio no Cerrado preservado de raízes finas 0 > 0,5 mm (Cerradão); b) Comprimento radicular médio no Cerrado preservado de raízes finas 0,5 2,0 mm (Cerradão); c) Comprimento radicular médio no Cerrado em regeneração de raízes finas 0 > 0,5 mm (sensu strictu); d) Comprimento radicular médio no Cerrado em regeneração de raízes finas 0,5 2,0 mm (sensu strictu). CERRADO PRESERVADO (Cerradão) CERRADO REGENERAÇÃO (sensu strictu) a 0 > 0,5 c 0 > 0, Total Total 30-ago 24,67 ± 15,06 21,04 ± 8,41 5,78 ± 2,44 8,95 ± 3,68 60,44 ± 29,58 30-ago 64,61 ± 16,63 85,77 ± 30,74 31,98 ± 7,54 13,54 ± 8,79 195,90 ± 63,70 20-set 42,99 ± 19,16 25,05 ± 10,17 9,42 ± 3,33 13,30 ± 5,68 90,76 ± 38,34 20-set 82,65 ± 22,34 99,17 ± 33,29 34,59 ± 12,04 31,37 ± 17,76 247,77 ± 85,43 03-out 39,09 ± 20,38 34,55 ± 14,80 13,98 ± 5,71 18,95 ± 7,18 106,58 ± 48,07 03-out 99,63 ± 23,84 101,73 ± 25,49 56,00 ± 15,11 33,42 ± 16,59 290,79 ± 81,02 22-out 65,16 ± 26,23 68,89 ± 34,56 26,90 ± 16,00 25,92 ± 8,42 186,87 ± 85,22 22-out 133,65 ± 18,85 100,61 ± 50,72 112,60 ± 51,97 52,95 ± 17,67 399,81 ± 139,21 13-nov 113,22 ± 39,66 147,96 ± 96,20 55,14 ± 42,38 47,77 ± 26,05 364,09 ± 204,29 13-nov 124,16 ± 28,13 161,68 ± 43,91 192,10 ± 81,15 106,87 ± 37,46 584,81 ± 190,65 22-nov 137,44 ± 44,44 174,23 ± 97,54 64,04 ± 48,72 52,04 ± 28,58 427,76 ± 219,29 22-nov 209,10 ± 23,25 222,87 ± 47,14 238,75 ± 101,60 145,82 ± 58,26 816,55 ± 230,25 05-dez 171,55 ± 50,99 195,13 ± 98,32 85,72 ± 59,63 69,03 ± 37,89 521,44 ± 246,84 05-dez 232,26 ± 23,86 252,59 ± 46,26 259,92 ± 104,81 169,43 ± 65,90 914,19 ± 240,84 CERRADO PRESERVADO (Cerradão) CERRADO REGENERAÇÃO (sensu strictu) b 0,5 2,0 d 0,5 2, Total Total 30-ago 13,53 ± 6,48 13,05 ± 3,09 7,02 ± 2,53 4,55 ± 1,65 38,15 ± 13,75 30-ago 22,26 ± 7,34 36,52 ± 23,66 38,39 ± 22,76 19,25 ± 13,93 116,42 ± 67,70 20-set 19,19 ± 5,70 20,53 ± 4,19 11,29 ± 3,76 7,28 ± 2,94 58,29 ± 16,60 20-set 35,67 ± 9,44 52,91 ± 25,16 61,85 ± 32,11 13,33 ± 7,64 163,75 ± 74,36 03-out 41,31 ± 13,77 31,99 ± 9,98 15,86 ± 6,54 9,08 ± 3,10 98,24 ± 33,40 03-out 48,84 ± 10,26 68,67 ± 26,80 82,45 ± 36,19 17,79 ± 9,07 217,76 ± 82,32 22-out 46,67 ± 11,43 47,15 ± 10,93 19,43 ± 8,73 14,73 ± 7,47 127,98 ± 38,55 22-out 52,90 ± 11,16 96,26 ± 27,52 109,39 ± 32,24 25,42 ± 11,38 283,97 ± 82,29 13-nov 68,51 ± 16,08 61,12 ± 13,86 21,14 ± 5,15 17,13 ± 5,15 167,89 ± 40,24 13-nov 88,23 ± 17,27 89,89 ± 23,93 89,28 ± 32,24 35,26 ± 11,65 302,66 ± 85,10 22-nov 80,25 ± 17,21 84,94 ± 24,90 30,64 ± 6,52 22,71 ± 6,59 218,54 ± 55,22 22-nov 91,68 ± 17,26 100,92 ± 26,35 95,05 ± 30,72 47,25 ± 15,77 334,90 ± 90,10 05-dez 87,28 ± 20,60 107,28 ± 29,56 48,59 ± 11,77 31,00 ± 7,27 274,14 ± 69,21 05-dez 99,75 ± 19,70 107,55 ± 26,75 98,77 ± 30,41 59,43 ± 14,63 365,50 ± 91,49 4

5 Figura 1: Gráficos do comprimento radicular total médio (n=6) e erro estatístico associado, observados de acordo com o (Ø) (0 > 0,5 e 0,5 2 mm). Volume de chuvas (mm) registrado na área no período: a) Comprimento radicular total de cada (Ø) e volume de chuvas (Preservado); b) Comprimento radicular total de cada (Ø) e volume de chuvas (Regeneração). CONCLUSÃO Os resultados obtidos demonstraram que os ambientes de Cerrado estudados apresentam composições diferentes de Ø de raízes finas, notadamente quando ocorrem os eventos de chuva na região. O Cerrado preservado (Cerradão) apresentou pouca alteração na composição do Ø radicular no período de estudo, sendo que estatisticamente a distribuição de raízes com Ø (0 > 0,5 mm) e (0,5 2,0 mm) foi paritária, panorama que não se alterou com a chegada das chuvas. Isso pode ser atribuído a maior estabilidade do ecossistema, de estrato prioritariamente arbóreo e com pouca intervenção antrópica. Já o Cerrado em regeneração (sensu strictu) teve uma grande alteração na composição diamétrica das raízes no período do estudo. O sistema que inicialmente era paritário se tornou bem diverso, com a predominância de raízes de Ø (0 > 0,5 mm), ocorrendo ainda uma ampliação no ritmo de alteração com a chegada das chuvas. O Cerrado strictu sensu é um ecossistema com predominância de gramíneas e arvoretas, sendo que as primeiras são de ciclo de vida rápido, tal processo leva a intensa produção de raízes novas na época chuvosa. Tal aporte influenciou fortemente os resultados obtidos. Por fim, no Cerrado preservado observou-se uma tendência na camada mais superficial (0-14 cm) de uma predominância tardia de raízes Ø (0 > 0,5 mm), uma vez que a estação chuvosa na região se estende até meados de março, seria interessante a ampliação da coleta de dados, a fim de observar a evolução desse quadro. 5

6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABDALA, G.C; Caldas, L.S; Haridasan, M & Eiten, G. Above and belowground organic matter and root:shoot ratio in cerrado in Central Brazil. Brazilian Journal of Ecology 2: 11-23, São Paulo, BOHM, W. Methods of studying root system. Berlin: Spring Verlag, p. CASTRO, E.A. & Kauffman, J.B Ecosystem structure in Brazilian cerrados: a vegetation gradient of aboveground biomass, root mass and consumption by fire. Journal of Tropical Ecology 14: COUTINHO, L.M. O conceito de cerrado. Revista Brasileira de Botânica, v.1, p.17-23, EMBRAPA - EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Sistema brasileiro de classificação de solos. 2.ed. Rio de Janeiro: Embrapa Informação Tecnológica, p. 306, Gill, R. & Jackson, R. B. Global patterns of root turnover for terrestrial ecosystems. New Phytologist 81: , GRAEFE, S.; HERTEL, D.; LEUSCHNER, C. Fine root dynamics along a 2,000-m elevation transect in South Ecuadorian mountain rainforests. Plant Soil, v.313, p , OLIVEIRA, R.S. Evapotranspiração e padrões sazonais de disponibilidade de água nos solos de um cerrado denso e de um campo sujo. Dissertação de mestrado. Universidade de Brasília. Brasília-DF, 1999 QUEIROZ, F.A. Impactos da sojicultura de exportação sobre a biodiversidade do Cerrado. Sociedade e Natureza, v.21, p , RAWITSCHER, F. The water economy of the vegetation of the campos cerrados in southern Brazil. Journal of Ecology 36: p , Oxford, RICHARDS, P.W. The tropical rain Forest: an ecological study. 2.ed. New York: Cambridge University Press, p. RODIN, P. Distribuição da biomassa subterrânea e dinâmica de raízes finas em ecossistemas nativos e em pastagem plantada no cerrado do Brasil central. Dissertação de Mestrado. Universidade de Brasília, Brasília-DF, SATOMURA, T.; FUKUZAWA, K.; HORIKOSHI, T. Considerations in the study of tree fine-root turnover with minirhizotrons. Plant Root, v.1, p.34-45, WALTER, B.M.T. Fitofisionomias do bioma Cerrado: síntese terminológica e relações florísticas f. Tese (Doutorado) Instituto de Ciências Biológicas, Universidade de Brasília, Brasília,